Як щодо ефективного опріснення морської води? Багато води за низькою ціною
Доступ до чистої, безпечної питної води є потребою, яка, на жаль, погано задовольняється у багатьох частинах світу. Опріснення морської води було б великою підмогою в багатьох регіонах світу, якби, звичайно, були доступні методи, які були б адекватно ефективні і знаходилися в межах розумної економії.
Нова надія на розробку рентабельного способи одержання прісної води шляхом видалення морської солі з'явився минулого року, коли дослідники повідомили про результати досліджень із використанням типового матеріалу металоорганічний скелет (MOF) для фільтрації морської води. За словами дослідників, новий метод, розроблений командою австралійського університету Монаша, потребує значно менше енергії, ніж інші методи.
Металоорганічні скелети MOF являють собою високопористі матеріали з великою площею поверхні. Великі робочі поверхні, згорнуті у невеликі обсяги, чудово підходять для фільтрації, тобто. уловлювання частинок та частинок у рідині (1). Новий тип MOF називається ПСП-МІЛ-53 використовувався для уловлювання солі та забруднюючих речовин у морській воді. Поміщений у воду, він вибірково утримує іони та домішки на своїй поверхні. Протягом 30 хвилин MOF вдалося знизити загальний вміст розчинених твердих речовин (TDS) у воді з 2,233 частин на мільйон (частин на мільйон) до рівня нижче 500 частин на мільйон. Це явно нижче за поріг у 600 частин на мільйон, рекомендований Всесвітньою організацією охорони здоров'я для безпечної питної води.
1. Візуалізація роботи металоорганічної мембрани під час опріснення морської води.
Використовуючи цю техніку, дослідники змогли виготовляти до 139,5 літрів прісної води на кілограм матеріалу MOF на день. Як тільки мережа MOF «заповниться» частинками, її можна швидко та легко очистити для повторного використання. Для цього його поміщають на сонячне світло, яке вивільняє захоплені солі всього за чотири хвилини.
«Процеси термічного випарного опріснення є енергоємними, тоді як інші технології, такі як Зворотній осмос (2), у них багато недоліків, у тому числі високе споживання енергії та хімікатів для очищення мембран та дехлорування», — пояснює Хуантінг Ван, керівник дослідницької групи Monash. «Сонячний світло — найпоширеніший і відновлюваний джерело енергії Землі. Наш новий процес опріснення, заснований на адсорбенті та використанні сонячного світла для регенерації, забезпечує енергозберігаюче та екологічно безпечне рішення для опріснення».
2. Осмосна система опріснення морської води в Саудівській Аравії.
Від графена до розумної хімії
В останні роки з'явилося багато нових ідей для енергоефективне опріснення морської води. "Юний технік" уважно стежить за розвитком цих методик.
Ми написали, серед іншого, про ідею американців з Остінського університету та німців з Марбурзького університету, яка на використання маленького чіпа з матеріалу, яким протікає електричний струм мізерно малого напруги (0,3 вольта). У солоній воді, що протікає всередині каналу приладу, іони хлору частково нейтралізуються та утворюються електричне полеяк у хімічних клітинах. Ефект такий, що сіль тече в одному напрямку, а прісна вода – в іншому. Відбувається ізоляція прісна вода.
Британські вчені з Манчестерського університету під керівництвом Рахула Наїрі у 2017 році створили сито на основі графену для ефективного видалення солі з морської води.
У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Nanotechnology, вчені стверджували, що його можна використовувати для створення опріснювальних мембран. оксид графену, замість важкодоступного та дорогого чистого графену. Одношаровий графен потрібно просвердлити в маленькі отвори, щоб зробити його проникним. Якщо розмір отвору перевищує 1 нм, солі вільно проходять через отвір, тому отвори, що просвердлюються, повинні бути менше. У той же час, дослідження показали, що мембрани з оксиду графену збільшують товщину і пористість при зануренні у воду. Команда лікаря. Наірі показав, що покриття мембрани оксидом графену з додатковим шаром епоксидної смоли підвищує ефективність бар'єру. Молекули води можуть проходити через мембрану, а хлорид натрію – ні.
Група дослідників із Саудівської Аравії розробила пристрій, який, на їхню думку, ефективно перетворить електростанцію із «споживача» води на «виробника прісної води». Вчені опублікували статтю з описом цього у Nature кілька років тому. нова сонячна технологіяякий може опрісняти воду та виробляти одночасно електрика.
У збудованому прототипі вчені встановили опріснювач води у задній частині. сонячна батарея. У сонячному світлі клітина виробляє електрику та виділяє тепло. Замість того, щоб втрачати це тепло в атмосферу, пристрій спрямовує цю енергію на установку, яка використовує тепло як джерело енергії для процесу опріснення.
Дослідники ввели в дистилятор солону воду та воду, що містить домішки важких металів, таких як свинець, мідь та магній. Пристрій перетворював воду на пару, який потім проходив через пластикову мембрану, що відфільтровує сіль і сміття. Результатом цього процесу стала чиста питна вода, яка відповідає стандартам безпеки Всесвітньої організації охорони здоров'я. Вчені заявили, що прототип шириною близько метра може виробляти 1,7 літра чистої води за годину. Ідеальне місце для такого пристрою – у сухому або напівсухому кліматі, поряд із джерелом води.
Гуйхуа Ю, матеріалознавець з Остінського державного університету, штат Техас, та його товариші по команді у 2019 році запропонували гідрогелі морської води, що ефективно фільтрують, полімерні сумішіякі створюють пористу, водопоглинаючу структуру. Ю та його колеги створили гелеву губку з двох полімерів: один із них пов'язує воду, званий полівініловим спиртом (ПВС), а інший – легкий поглинач, званий поліпірролом (PPy). Вони змішали третій полімер, званий хітозаном, який також має сильне тяжіння води. Вчені повідомили в Science Advances, що вони досягли виробництва чистої води в 3,6 літрів на годину на квадратний метр клітинної поверхні, що є найвищим з будь-коли зареєстрованих і приблизно в дванадцять разів краще, ніж те, що виробляється сьогодні в комерційних версіях .
Незважаючи на ентузіазм вчених, не чути, що нові надефективні та економічні методи опріснення з використанням нових матеріалів знайдуть ширше комерційне застосування. Поки цього не сталося, будьте обережні.
